在航空航天领域,传统的液压气压舵机系统存在的重量大,可靠性低等缺点显得越来越突出,随着材料科学、电力电子技术和微电子技术的发展,永磁无刷伺服系统由于其功率密度大,控制可靠等优点而被越来越多的采用。本文以航天舵机应用为背景,研制了基于永磁无刷直流电动机的位置伺服系统。首先介绍了无刷直流电动机的工作原理和数学模型,为下面得到系统公式打下基础。接着给出了换相逻辑,并选择了PWM_ON控制方式,对制动原理进行了分析。介绍了位置伺服系统的基本工作原理,并给出了三环系统的工作原理和设计原则。通过比较选择了改进PID控制策略。最后对三环伺服系统进行工程设计,由电流环到位置环,分别选择了合适的调节器并计算出了理论调制参数。在理论分析和计算的基础上,在MATLAB软件中搭建了仿真模型。通过仿真验证了调节器选择的正确。在理论分析和仿真的基础上,设计并制作了原理样机。该系统以TI的TMS320F2812作为控制的核心,功率电路采用三相全桥逆变电路,使用HCPL3120作为驱动芯片,同时设计了电流及电压保护电路。电机选用1.2kW无刷直流电动机,同时系统机械运动机构可以将电机旋转运动转换为线性运动。控制软件采用模块化设计思想,实现具体三环控制功能,通过CAN通信与上位机通信,实现实时控制和反馈。最后在试验平台上进行了试验,对速度环和位置环的实验结果进行了分析,验证了设计的合理性,同时对调制参数进行了修正,使系统工作性能达到最优。为系统的最终实用化打下了良好的基础。